Applicazioni del foglio di rame nel confezionamento dei chip

foglio di ramesta diventando sempre più importante nel packaging dei chip grazie alla sua conduttività elettrica, conduttività termica, lavorabilità ed economicità. Ecco un'analisi dettagliata delle sue applicazioni specifiche nel packaging dei chip:

1. Legatura del filo di rame

• Sostituzione del filo d'oro o di alluminio: Tradizionalmente, fili d'oro o di alluminio sono stati utilizzati nel packaging dei chip per collegare elettricamente i circuiti interni del chip ai terminali esterni. Tuttavia, con i progressi nella tecnologia di lavorazione del rame e le considerazioni sui costi, lamine e fili di rame stanno gradualmente diventando scelte comuni. La conduttività elettrica del rame è circa l'85-95% di quella dell'oro, ma il suo costo è circa un decimo, il che lo rende una scelta ideale per alte prestazioni ed efficienza economica.
• Prestazioni elettriche migliorate: La saldatura con filo di rame offre una minore resistenza e una migliore conduttività termica nelle applicazioni ad alta frequenza e alta corrente, riducendo efficacemente la perdita di potenza nelle interconnessioni dei chip e migliorando le prestazioni elettriche complessive. Pertanto, l'utilizzo di un foglio di rame come materiale conduttivo nei processi di saldatura può migliorare l'efficienza e l'affidabilità del packaging senza aumentare i costi.
• Utilizzato in elettrodi e micro-protuberanze: Nel packaging flip-chip, il chip viene capovolto in modo che i pad di input/output (I/O) sulla sua superficie siano direttamente collegati al circuito sul substrato del package. Per realizzare elettrodi e micro-bump, saldati direttamente al substrato, viene utilizzato un foglio di rame. La bassa resistenza termica e l'elevata conduttività del rame garantiscono un'efficiente trasmissione di segnali e potenza.
• Affidabilità e gestione termicaGrazie alla sua buona resistenza all'elettromigrazione e alla resistenza meccanica, il rame offre una migliore affidabilità a lungo termine in presenza di cicli termici e densità di corrente variabili. Inoltre, l'elevata conduttività termica del rame contribuisce a dissipare rapidamente il calore generato durante il funzionamento del chip verso il substrato o il dissipatore di calore, migliorando le capacità di gestione termica del package.
• Materiale del telaio principale: foglio di rameÈ ampiamente utilizzato nel packaging con telaio a contatti, in particolare per il packaging di dispositivi di potenza. Il telaio a contatti fornisce supporto strutturale e connessione elettrica per il chip, richiedendo materiali ad alta conduttività e buona conduttività termica. Il foglio di rame soddisfa questi requisiti, riducendo efficacemente i costi di packaging e migliorando al contempo la dissipazione termica e le prestazioni elettriche.
• Tecniche di trattamento superficiale: Nelle applicazioni pratiche, il foglio di rame viene spesso sottoposto a trattamenti superficiali come nichelatura, stagno o argentatura per prevenire l'ossidazione e migliorarne la saldabilità. Questi trattamenti migliorano ulteriormente la durata e l'affidabilità del foglio di rame nel packaging dei leadframe.
• Materiale conduttivo nei moduli multi-chip: La tecnologia System-in-Package integra più chip e componenti passivi in ​​un unico package per ottenere una maggiore integrazione e densità funzionale. Il foglio di rame viene utilizzato per realizzare i circuiti di interconnessione interni e funge da percorso di conduzione della corrente. Questa applicazione richiede un foglio di rame ad alta conduttività e caratteristiche ultrasottili per ottenere prestazioni più elevate in spazi di packaging limitati.
• Applicazioni RF e onde millimetriche: Il foglio di rame svolge anche un ruolo cruciale nei circuiti di trasmissione di segnali ad alta frequenza in SiP, in particolare nelle applicazioni a radiofrequenza (RF) e a onde millimetriche. Le sue basse perdite e l'eccellente conduttività gli consentono di ridurre efficacemente l'attenuazione del segnale e di migliorare l'efficienza di trasmissione in queste applicazioni ad alta frequenza.
• Utilizzato nei livelli di ridistribuzione (RDL): Nel packaging fan-out, il foglio di rame viene utilizzato per realizzare lo strato di ridistribuzione, una tecnologia che ridistribuisce gli I/O del chip su un'area più ampia. L'elevata conduttività e la buona adesione del foglio di rame lo rendono un materiale ideale per la realizzazione di strati di ridistribuzione, aumentando la densità degli I/O e supportando l'integrazione multi-chip.
• Riduzione delle dimensioni e integrità del segnale:L'applicazione di un foglio di rame negli strati di ridistribuzione aiuta a ridurre le dimensioni del package migliorando al contempo l'integrità e la velocità della trasmissione del segnale, il che è particolarmente importante nei dispositivi mobili e nelle applicazioni di elaborazione ad alte prestazioni che richiedono dimensioni di packaging più piccole e prestazioni più elevate.
• Dissipatori di calore e canali termici in lamina di rameGrazie alla sua eccellente conduttività termica, il foglio di rame viene spesso utilizzato in dissipatori di calore, canali termici e materiali di interfaccia termica all'interno del packaging dei chip per contribuire a trasferire rapidamente il calore generato dal chip alle strutture di raffreddamento esterne. Questa applicazione è particolarmente importante nei chip ad alta potenza e nei package che richiedono un controllo preciso della temperatura, come CPU, GPU e chip di gestione dell'alimentazione.
• Utilizzato nella tecnologia Through-Silicon Via (TSV)Nelle tecnologie di packaging dei chip 2.5D e 3D, il foglio di rame viene utilizzato per creare materiale di riempimento conduttivo per i fori di via passanti in silicio, garantendo l'interconnessione verticale tra i chip. L'elevata conduttività e la lavorabilità del foglio di rame lo rendono un materiale preferito in queste tecnologie di packaging avanzate, supportando un'integrazione a maggiore densità e percorsi di segnale più brevi, migliorando così le prestazioni complessive del sistema.

2. Confezionamento Flip-Chip

3. Imballaggio del telaio di piombo

4. Sistema in pacchetto (SiP)

5. Imballaggio a ventaglio

6. Applicazioni di gestione termica e dissipazione del calore

7. Tecnologie di imballaggio avanzate (come imballaggio 2.5D e 3D)

Nel complesso, l'applicazione del foglio di rame nel packaging dei chip non si limita alle tradizionali connessioni conduttive e alla gestione termica, ma si estende a tecnologie di packaging emergenti come flip-chip, system-in-package, fan-out packaging e packaging 3D. Le proprietà multifunzionali e le eccellenti prestazioni del foglio di rame svolgono un ruolo chiave nel migliorare l'affidabilità, le prestazioni e l'economicità del packaging dei chip.